淺談多高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》課程論文班級(jí):學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：許昌學(xué)院城市與環(huán)境（土木工程）學(xué)院淺談多高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)摘要：本文主要論述多高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的必要性,以及對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)的震害分析,根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)類型震害特點(diǎn),根據(jù)國(guó)家對(duì)抗震設(shè)防的不同要求，對(duì)其抗震設(shè)計(jì)方法的概述.關(guān)鍵詞：高層建筑震害形式分析抗震設(shè)計(jì)方法OntheseismicdesignoftallbuildingsAbstract:Thispapermainlydiscussesthehigh-risebuildingstructureseismicdesignnecessity,aswellasonhigh-risebuildingstructureseismicdamageanalysis,accordingtothedifferenttypesofbuildingstructuresdamagecharacteristic,accordingtothedifferentrequirementsofseismicfortification,theseismicdesignmethodareoutlined.Keywords:TallbuildingSeismicdamageanalysisAseismicdesignmethod1、引言地震是一種危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全、破壞性極大的突發(fā)性自然災(zāi)害，地震造成生命、財(cái)產(chǎn)損失的直接原因是建筑物的劇烈震動(dòng)、破壞倒塌。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō),一旦遭遇地震往往會(huì)遭受巨大的損失，由于目前預(yù)測(cè)工作沒(méi)有發(fā)展到準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的程度，所以建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防是減輕地震災(zāi)害的重要途徑。隨著我國(guó)城市化的發(fā)展，人口和財(cái)富向城市高度集中，基礎(chǔ)設(shè)施高度發(fā)達(dá)，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類型越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。但我國(guó)位于世界兩大地震構(gòu)造系的交匯區(qū)域,歷史上就是地震多發(fā)的國(guó)家之一，抗震防災(zāi)是也是我國(guó)一項(xiàng)特殊的社會(huì)事業(yè)，它關(guān)系著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。近年來(lái)，許多國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都趨向于以“小震不壞、中震可修、大震不倒”作為建筑設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則來(lái)最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞。2、多高層建筑的震害特征形式1）、多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害形式：a.結(jié)構(gòu)布置不合理而產(chǎn)生的震害，具體形式有扭轉(zhuǎn)破壞、薄弱層破壞、應(yīng)力集中造成破壞和防震縫處碰撞造成的破壞。b.框架結(jié)構(gòu)的震害破壞形式具體包括整體破壞和局部破壞兩種形式。2）、多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的震害形式：a.節(jié)點(diǎn)連接破壞，主要有兩種節(jié)點(diǎn)連接破壞，一是支撐連接破壞，另一種是梁柱連接破壞。b.構(gòu)件破壞，主要破壞形式有支撐壓屈、梁柱局部失穩(wěn)和柱水平裂縫或斷裂破壞。c.結(jié)構(gòu)倒塌，是地震破壞最嚴(yán)重的破壞形式。3、我國(guó)工程抗震設(shè)防水準(zhǔn)以及對(duì)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)要求1）、我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)明確提出了三個(gè)的抗震設(shè)防要求a.第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不受損壞或不需要修理仍可以繼續(xù)實(shí)用。b.第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常實(shí)用。c.第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。2）、對(duì)于不同用途的建筑物的抗震設(shè)防，采用不同標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)其破壞后果加以分類，我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范將建筑物按其用途的重要性氛圍四類：a.特殊設(shè)防類。b.重點(diǎn)設(shè)防類。c.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。d.適度設(shè)防類。適度設(shè)防類，允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。3）抗震設(shè)計(jì)的總體要求，一般建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次的內(nèi)容與要求，概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算與構(gòu)造措施。在總體上要求把握的基本原則可以概括為注意場(chǎng)地選擇、把握建筑體形、利用結(jié)構(gòu)延性、設(shè)置多道放線和重視非結(jié)構(gòu)因素等。4、抗震設(shè)計(jì)方法分析根據(jù)抗震設(shè)計(jì)總體要求的基本原則，可以將抗震設(shè)計(jì)方法歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：1）、建筑的場(chǎng)地以及地基的選擇場(chǎng)地是指建筑物所在地，其范圍大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民區(qū)和自然村的范圍，不同場(chǎng)地的地震動(dòng)，其震害程度也不同，對(duì)于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行建筑場(chǎng)地以及地基的選擇時(shí)，應(yīng)該充分的了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的勘察，在收集豐富資料的基礎(chǔ)之上對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綜合的分析和評(píng)價(jià)，評(píng)估當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)計(jì)等級(jí)。對(duì)于一些不利于抗震設(shè)計(jì)的場(chǎng)地應(yīng)該盡可能的進(jìn)行規(guī)避，而實(shí)在無(wú)法規(guī)避的應(yīng)該有針對(duì)性的做好相應(yīng)的處理措施。在高層建筑地基選擇過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實(shí)度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開不利于抗震的軟性地基土。對(duì)于一些達(dá)不到抗震要求的地基應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固和改造，使其能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。2）、建筑體形的選取

在抗震設(shè)計(jì)中，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)自身重量輕的特點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)合理，減輕建筑物整體重量能有效減小地震作用，能達(dá)到一定的延性，但同時(shí)由于側(cè)向剛度較小，地震時(shí)水平變形較大，易造成非結(jié)構(gòu)的破壞，結(jié)構(gòu)較高時(shí)，過(guò)大的水平位移引起的p-⊿效應(yīng)也比較大從而也造成結(jié)構(gòu)的損傷更為嚴(yán)重，所以在建筑物體形的選擇上，很大程度的直接影響抗震設(shè)計(jì)效果。3）、建筑結(jié)構(gòu)的布置

對(duì)建筑的不規(guī)則性進(jìn)行分類，當(dāng)結(jié)構(gòu)不規(guī)則時(shí)，則視情況進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析或采用其他專門措施，盡可能滿足結(jié)構(gòu)規(guī)則性要求。對(duì)于非承重結(jié)構(gòu)的材料、選型、布置時(shí)，根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體形、結(jié)構(gòu)層間變形、體形自身抗側(cè)力性能的利用等因素，應(yīng)優(yōu)先選用輕質(zhì)材料。剛性非承重墻的布置，應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)變形成剛度和強(qiáng)度上的沖突。結(jié)構(gòu)水平布置時(shí)，要使結(jié)構(gòu)平面質(zhì)量中心和剛度中心相重合或盡可能靠近。結(jié)構(gòu)豎向布置時(shí)，應(yīng)盡可能均勻而少變化，使結(jié)構(gòu)的剛度沿豎向均勻。4）、對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)置多道防線（加固）為了有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的加固措施，在進(jìn)行加固方法選擇的時(shí)候應(yīng)該具體考慮以下幾個(gè)方面的因素：對(duì)于一些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷的情況，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況增加構(gòu)件進(jìn)行加固，或者是采取具有較高抗震能力的構(gòu)件代替原有構(gòu)件。對(duì)于需要提高承載力或結(jié)構(gòu)整體剛度的情況，可以增設(shè)構(gòu)件，擴(kuò)大原截面，設(shè)置套箍等方法；很多建筑結(jié)構(gòu)整體性連接達(dá)不到抗震的標(biāo)準(zhǔn)，可以有針對(duì)性的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以分散地震力，減少破壞。建筑中的一些與建筑結(jié)構(gòu)不相關(guān)的構(gòu)件，在地震時(shí)有可能倒塌而造成危害，應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加固。5、總結(jié)在進(jìn)行高層建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，原則上滿足國(guó)家三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求，在具體做法上，我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范采用了簡(jiǎn)化的兩階段設(shè)計(jì)方法：1）第一階段設(shè)計(jì)：按多遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作應(yīng)效果和其他荷載效應(yīng)的組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和結(jié)構(gòu)彈性變形。2）第二階段設(shè)計(jì)：按罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。6、結(jié)束語(yǔ)總之，只有掌握結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法，按照國(guó)家相關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求，對(duì)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)和布置，